建筑結構設計中BIM技術的應用管窺

莊彥春

建筑結構設計中BIM技術的應用管窺

莊彥春

（北京華茂中天建筑設計研究院，甘肅蘭州730000）

隨著社會經濟的不斷發展和科學技術的不斷進步，人們的生產和生活都已經離不開現代信息技術，它已然被應用于各個不同的領域，建筑行業也不例外。建筑工程的特點是施工工期長、影響因素既多又廣，且規模相對較大，在整個建筑工程的施工過程中，建筑結構的設計起著至關重要的作用，只有建筑結構設計既科學又合理，才能確保建筑工程的質量達到預期的標準，才能保證建筑的安全、穩定性能。為了進一步提高建筑結構的設計質量，BIM技術逐漸被人們認可并采用，將BIM技術應用到建筑結構設計中不僅可以提高建筑設計的安全性、可靠性和舒適性，并且對整個建筑工程項目來說也更加經濟，完工也更加迅速。

建筑；結構設計；BIM技術

近年來，我國社會經濟和科學技術都取得了很大的進步，BIM技術也在不斷地完善，在工程界的應用也越來越廣泛。BIM技術在國內之所以被推廣到各個領域，是因為BIM技術在運用過程中可以使得不同專業、不同部門之間實現數據共享，在建筑結構的設計過程中，保證了工程師、建筑師、設計人員等有關人員可以共同分享和使用同一個數字設計信息，這對于建筑結構設計來說非常關鍵。通過可視化數字模型，BIM技術可以協助相關人員對建筑結構進行模擬和分析，這樣不僅能夠提高建筑工程的施工效率，對提高建筑工程結構設計質量也將起到十分重要的作用。

1BIM技術的特點

BIM技術簡單來說是一種施工方法，它是通過數字模型對建筑結構的設計、施工等進行管理，它具有信息集成、協同設計、工作傳遞等特點。

1.1信息集成

BIM技術具有信息集成的特點，主要體現在設計信息集成和設計過程集成這兩個方面，作為整個建筑工程中唯一的信息模型，建筑信息模型要完成很多專業的信息設計，因此，BIM技術的信息集成特點非常明顯。通過BIM技術信息集成的特點，為所有專業設計提供了平臺來進行建筑結構的設計工作，使得整個建筑結構設計過程實現集成化。建立由計算機三維模型組成的數據庫是整個建筑信息模型的核心，數據庫包括很多信息，主要信息為建筑結構的幾何尺寸、空間信息、需要的施工材料等，相關人員可以通過數據庫查找到自己需要的各種信息，與傳統的CAD技術相比，局限性更小，更有利于建筑結構的設計。

1.2協同設計

BIM技術為整個參與建筑工程的相關人員提供了一個全新的設計平臺，通過這個平臺，設計人員、施工人員、業主可以建立良好的溝通，根據需求，提供信息。另外，BIM技術還可以通過判斷不同專業的設計原則，自動檢測建筑構件之間的相互影響，對提高設計人員之間的溝通效率有非常大的幫助，而且還節約了設計時間。

1.3工作傳遞

BIM技術還有一個重要的特點就是能夠將各種工作數據有機地關聯到一起。舉個簡單的例子，如果設計師對某項內容進行了修改，BIM系統便立即將修改的信息傳達到有影響的結構中，在此過程中，無需設計師更改連接或圖紙。與此同時，BIM技術還具有模擬施工的功能，大大節約了設計師的設計時間，進一步提高了設計效率。

2BIM技術在建筑結構設計中的具體應用

2.1BIM技術在建筑結構設計中的可視化

BIM技術是以三維模型技術為基礎，真實地展示建筑構件的新興技術，它被廣泛應用于現代建筑工程領域。在傳統的建筑結構設計中，CAD軟件無法將建筑結構的詳細信息提供給用戶，而與傳統的CAD技術相比，BIM技術在建筑設計階段便可以實現三維實體模型的構建，從而為用戶對建筑結構的認識和了解提供更為直觀的角度。很多大型的建筑工程結構設計采用BIM可視化技術進行動態的演示，幫助用戶更深入地了解建筑結構的尺寸、相符度等各項參數，確保設計單位選擇的設計方案是最優的，符合用戶的需求和時代的發展。在觀測的過程中，還可以及時地發現建筑結構中存在的設計漏洞，對提高建筑結構的設計質量有非常重要的意義。

2.2BIM技術在建筑結構參數設計中的具體應用

在建筑結構信息模型中有一個數據庫，這個數據庫包含了所有的設計信息，且所有建筑結構設計參數都是相互關聯的，設計人員可以通過查找數據庫中的數據信息來構建建筑結構的形體，并且在設計的過程中約束不同的設計參數，確保BIM系統能夠及時有效地對數據庫進行更新和維護。BIM技術之所以被廣泛應用于建筑結構的設計中，是因為它能夠輸出高質量、高安全性、高可靠性的設計信息，對數字化工作的開展有極大的幫助。

2.3BIM技術在鋼結構建模中的具體應用

對于一個大跨度建筑物來說，鋼結構是其主要的結構形式，鋼結構在建模的過程中需要面對多個方面的難點，主要體現在結構鏈接、加強件布置等方面。鋼結構在設計過程中會涉及到多種連接形式，包括梁柱連接、梁梁鉸接、梁梁剛接等，因此，在設計中需要以梁的高度為依據，設計出各個連接件并將其參數化。在BIM系統中數據是共享的，設計人員可以通過控制螺栓的數量和間距使得新的連接件得以形成，而設計人員在設計加強件和連接件時，也只需要畫出加強件和連接件的大樣，在鋼結構的施工過程中施工人員通過對大樣進行參考，再找出相應的位置就可以順利地進行施工，進一步提高設計效率和施工效率。

2.4BIM技術在建筑結構設計中的應用實例

作為城市運動會的主賽場，某城市的體育中心需要被建設成特大型體育場館，該建筑在設計施工過程中遇到了三大難點，其一是鋼罩棚網架結構不分主次桿件；其二是由于網架結構是彎扭的，因此，在安裝吊裝單元網架時需要附加彎矩；其三是由于該建筑屬于特大型建筑物，它需要更多的鑄鋼節點、網格單元和使用設備。面對這三大難點，BIM技術給予了施工人員極大幫助，BIM技術本身具有仿真施工模擬的功能，通過仿真施工模擬，施工人員可以準確有序地安排建筑施工，有效控制各個作業區的工序搭接，大大提高了施工人員的施工效率，使得施工任務快速高效地完成。

3　BIM技術在建筑結構設計中的難點

在應用BIM技術時，建筑結構設計人員首先應該考慮模型空間的真實性，還要重點關注BIM系統中的物理模型是否能夠自動生成施工圖紙，其原因是BIM技術的設計方式是通過結構分析軟件將建筑結構模型進行一系列的分析計算，計算完成后將設計信息反饋出來，與此同時形成動態的施工圖紙和建筑模型。建筑結構的安全性能是設計人員在設計過程中首要關注的重點，影響建筑結構安全的因素有很多，因此，設計人員在利用BIM模型進行分析時需要面對的參數是非常復雜的。另外，BIM模型從理論上是可以實現BIM物理模型、結構分析模型、施工圖文檔雙向無縫連接的，但在實際的運用過程中，只能在建筑構件簡單的情況下才能真正地實現雙向無縫連接，一旦建筑結構構件復雜就會導致大量數據丟失，無法達到預期的效果。因此，設計人員在應用BIM技術進行建筑結構設計時，應該高度關注這一問題，以便于通過BIM技術的不斷研究和改進，使物理模型和結構分析模型之間實現雙向無縫連接。

4　結束語

隨著經濟的快速發展，人們對建筑要求越來越高，為了適應時代的發展，滿足人們對現代建筑生命周期長、建設周期短的要求，傳統的CAD技術已然無法滿足建筑工程的需求，建筑行業急需新興技參考文獻：

術的應用，而BIM技術具有信息集成、協同設計、工作傳遞等顯著特點，且在幫助企業降低設計、生產等環節的成本投入方面也有很大的優勢，勢必會被設計人員青睞，廣泛應用于建筑結構設計中。另外，在現代建筑工程中，BIM技術在提高建筑結構設計質量和施工效率方面也發揮著至關重要的作用。

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TU201.5；TU17

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.023

2016-6-14

莊彥春（1983-），男，漢族，甘肅蘭州人，大學本科，工程師，主要從事結構設計工作。